Grafito elektrodas yra aukštai temperatūrai atspari grafito laidi medžiaga, gaunama minkant naftą, adatinį koksą kaip užpildą ir anglies bitumą kaip rišiklį, kurie gaminami atliekant įvairius procesus, tokius kaip minkymas, liejimas, skrudinimas, impregnavimas, grafitinimas ir mechaninis apdorojimas. medžiaga.
Grafito elektrodas yra svarbi aukštai temperatūrai laidži medžiaga elektriniam plienui gaminti. Grafito elektrodas naudojamas elektros energijai į elektrinę krosnį įvesti, o aukšta temperatūra, kurią sukuria lankas tarp elektrodo galo ir įkrovos, naudojama kaip šilumos šaltinis plieno gamybos įkrovai ištirpdyti. Kitose rūdos krosnyse, kurios lydo tokias medžiagas kaip geltonasis fosforas, pramoninis silicis ir abrazyvai, taip pat naudojami grafito elektrodai kaip laidžios medžiagos. Puikios ir ypatingos fizinės ir cheminės grafito elektrodų savybės taip pat plačiai naudojamos kituose pramonės sektoriuose.
Grafito elektrodų gamybos žaliavos yra naftos koksas, adatinis koksas ir akmens anglių deguto pikis.
Naftos koksas yra degus kietas produktas, gaunamas koksuojant anglies likučius ir naftos pikį. Spalva yra juoda ir porėta, pagrindinis elementas yra anglis, o pelenų kiekis yra labai mažas, paprastai mažesnis nei 0,5%. Naftos koksas priklauso lengvai grafituojančios anglies klasei. Naftos koksas plačiai naudojamas chemijos ir metalurgijos pramonėje. Tai yra pagrindinė žaliava gaminant dirbtinio grafito gaminius ir anglies gaminius elektrolitiniam aliuminiui.
Naftos koksas pagal terminio apdorojimo temperatūrą gali būti skirstomas į du tipus: žaliavinį ir degintą koksą. Buvusiame naftos kokse, gautame uždelsto koksavimo būdu, yra daug lakiųjų medžiagų, o mechaninis stiprumas mažas. Degtas koksas gaunamas deginant žaliavinį koksą. Dauguma Kinijos naftos perdirbimo gamyklų gamina tik koksą, o kalcinavimo operacijos dažniausiai atliekamos anglies gamyklose.
Naftos koksas gali būti skirstomas į didelio sieros kiekio koksą (kuriame sieros yra daugiau nei 1,5%), vidutinį sieros kiekį (turintį 0,5–1,5% sieros) ir mažai sieros turintį koksą (kuriame sieros yra mažiau nei 0,5%). Grafito elektrodai ir kiti dirbtinio grafito gaminiai paprastai gaminami naudojant mažai sieros turintį koksą.
Adatinis koksas yra aukštos kokybės koksas, turintis akivaizdžią pluoštinę tekstūrą, labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą ir lengvą grafitizaciją. Kai koksas sulaužomas, jis gali būti padalintas į plonas juosteles pagal tekstūrą (kraštinių santykis paprastai yra didesnis nei 1,75). Poliarizaciniu mikroskopu galima stebėti anizotropinę pluoštinę struktūrą, todėl ji vadinama adatiniu koksu.
Adatinio kokso fizikinių-mechaninių savybių anizotropija yra labai akivaizdi. Jis turi gerą elektros ir šilumos laidumą lygiagrečiai dalelės ilgosios ašies krypčiai, o šiluminio plėtimosi koeficientas yra mažas. Ekstruzijos formavimo metu daugumos dalelių ilgoji ašis yra išdėstyta ekstruzijos kryptimi. Todėl adatinis koksas yra pagrindinė žaliava gaminant didelės galios arba itin didelės galios grafito elektrodus. Pagamintas grafito elektrodas turi mažą varžą, mažą šiluminio plėtimosi koeficientą ir gerą atsparumą šiluminiam smūgiui.
Adatinis koksas skirstomas į adatinį koksą naftos pagrindu, pagamintą iš naftos likučių, ir adatinį koksą anglies pagrindu, pagamintą iš rafinuotų akmens anglių pikio žaliavų.
Akmens anglių degutas yra vienas iš pagrindinių akmens anglių deguto giluminio apdorojimo produktų. Tai įvairių angliavandenilių mišinys, juodas aukštoje temperatūroje, pusiau kietas arba kietas aukštoje temperatūroje, neturintis fiksuotos lydymosi temperatūros, po kaitinimo suminkštinamas, o paskui išlydytas, kurio tankis 1,25-1,35 g/cm3. Pagal minkštėjimo temperatūrą jis skirstomas į žemos temperatūros, vidutinės temperatūros ir aukštos temperatūros asfaltą. Vidutinės temperatūros asfalto išeiga yra 54-56% akmens anglių deguto. Akmens anglių deguto sudėtis yra labai sudėtinga, kuri yra susijusi su akmens anglių deguto savybėmis ir heteroatomų kiekiu, taip pat nuo koksavimo proceso sistemos ir akmens anglių deguto apdorojimo sąlygų. Yra daug rodiklių, leidžiančių apibūdinti akmens anglių dervos pikį, pvz., bitumo minkštėjimo tašką, netirpią tolueną (TI), chinolino netirpią medžiagą (QI), koksavimo reikšmes ir akmens anglių pikio reologiją.
Anglies degutas yra naudojamas kaip rišiklis ir impregnantas anglies pramonėje, o jos veikimas turi didelę įtaką anglies gaminių gamybos procesui ir gaminių kokybei. Rišiklio asfaltui paprastai naudojamas vidutinės arba vidutinės temperatūros modifikuotas asfaltas, turintis vidutinę minkštėjimo temperatūrą, didelę koksavimo vertę ir didelę β dervą. Impregnavimo priemonė yra vidutinės temperatūros asfaltas, turintis žemą minkštėjimo temperatūrą, žemą QI ir geras reologines savybes.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas grafito elektrodo gamybos procesas anglies įmonėje.
Deginimas: anglies turinti žaliava yra termiškai apdorojama aukštoje temperatūroje, kad būtų pašalinta joje esanti drėgmė ir lakiosios medžiagos, o gamybos procesas, atitinkantis pradinių gaminimo savybių gerinimą, vadinamas kalcinavimu. Paprastai angliarūgštė kalcinuojama kaip šilumos šaltinį naudojant dujas ir savo lakiąsias medžiagas, o maksimali temperatūra yra 1250–1350 °C.
Kalcinavimas iš esmės keičia anglies turinčių žaliavų struktūrą ir fizikines bei chemines savybes, daugiausia pagerindamas kokso tankį, mechaninį stiprumą ir elektrinį laidumą, pagerindamas kokso cheminį stabilumą ir atsparumą oksidacijai, padėdamas pamatą tolesniam procesui. .
Degimo įranga daugiausia apima bako kalcinavimo aparatą, rotacinę krosnį ir elektrinį deginimo įrenginį. Kalcinavimo kokybės kontrolės indeksas yra toks, kad tikrasis naftos kokso tankis yra ne mažesnis kaip 2,07 g/cm3, savitoji varža ne didesnė kaip 550 μΩ.m, tikrasis adatinio kokso tankis yra ne mažesnis kaip 2,12 g/cm3 ir varža ne didesnė kaip 500μΩ.m.
Žaliavų smulkinimas ir ingredientai
Prieš išpilstant masinį degtą naftos koksą ir adatinį koksą reikia susmulkinti, sumalti ir išsijoti.
Vidutinis smulkinimas dažniausiai atliekamas susmulkinant apie 50 mm įrangą per žandikaulį, plaktuką, ritininį trupintuvą ir pan., kad dar labiau susmulkintų partijoms reikalingą 0,5-20 mm dydžio medžiagą.
Malimas – tai anglies turinčios medžiagos susmulkinimo suspensijos tipo žiediniu valcavimo malūnu (Raymond mill), rutuliniu malūnu ar pan. .
Atskyrimas yra procesas, kurio metu daugybė medžiagų po smulkinimo yra padalijami į keletą dalelių dydžių diapazonų su siauru dydžių diapazonu per sietus su vienodomis angomis. Dabartinei elektrodų gamybai paprastai reikia 4-5 granulių ir 1-2 miltelių rūšių.
Ingredientai – tai įvairių užpildų ir miltelių bei rišamųjų medžiagų agregatų apskaičiavimo, svėrimo ir fokusavimo procesai pagal formulavimo reikalavimus. Mokslinis formulės tinkamumas ir partijų gamybos stabilumas yra vieni iš svarbiausių veiksnių, turinčių įtakos produkto kokybės indeksui ir veikimui.
Formulė turi nustatyti 5 aspektus:
1Pasirinkite žaliavų rūšį;
2 nustatyti skirtingų rūšių žaliavų proporciją;
3 kietos žaliavos dalelių dydžio sudėties nustatymas;
4 nustatyti rišiklio kiekį;
5 Nustatykite priedų tipą ir kiekį.
Minkymas: įvairių dalelių dydžio anglies granulių ir miltelių sumaišymas ir kiekybinis įvertinimas su tam tikru rišiklio kiekiu tam tikroje temperatūroje ir plastiškumo pastos minkymas į procesą, vadinamą minkymu.
Minkymo procesas: sausas maišymas (20-35 min.) šlapias maišymas (40-55 min.)
Minkymo vaidmuo:
1 Maišant sausai, įvairios žaliavos tolygiai sumaišomos, o skirtingų dalelių dydžių kietos anglies turinčios medžiagos tolygiai sumaišomos ir užpildomos, kad būtų pagerintas mišinio kompaktiškumas;
2 Pridėjus akmens anglių deguto pikio, sausa medžiaga ir asfaltas tolygiai sumaišomi. Skystas asfaltas tolygiai padengia ir sudrėkina granulių paviršių, kad susidarytų asfalto rišamojo sluoksnio sluoksnis, o visos medžiagos tarpusavyje sujungiamos, kad susidarytų vienalytis plastikinis tepalas. Palankus formavimuisi;
3 dalys akmens anglių deguto pikio prasiskverbia į vidinę anglies turinčios medžiagos erdvę, dar labiau padidindamos pastos tankį ir vientisumą.
Formavimas: Anglies medžiagos formavimas reiškia minkytos anglies pastos plastinio deformavimo procesą, veikiant liejimo įrangai išorinei jėgai, kad galiausiai susidarytų žalias korpusas (arba žalias produktas), turintis tam tikrą formą, dydį, tankį ir stiprumą. procesas.
Liejimo tipai, įranga ir gaminami gaminiai:
Liejimo būdas
Bendra įranga
pagrindiniai produktai
Liejimas
Vertikalus hidraulinis presas
Elektrinė anglis, žemos kokybės smulkios struktūros grafitas
Suspausti
Horizontalus hidraulinis ekstruderis
Sraigtinis ekstruderis
Grafitinis elektrodas, kvadratinis elektrodas
Vibracinis liejimas
Vibracijos formavimo mašina
Aliuminio anglies plyta, aukštakrosnių anglies plyta
Izostatinis presavimas
Izostatinė liejimo mašina
Izotropinis grafitas, anizotropinis grafitas
Suspaudimo operacija
1 šalta medžiaga: disko aušinimo medžiaga, cilindro aušinimo medžiaga, maišymo ir minkymo aušinimo medžiagos ir kt.
Išleiskite lakiąsias medžiagas, sumažinkite iki tinkamos temperatūros (90-120 °C), kad padidintumėte sukibimą, kad pastos blokavimas būtų vienodas 20-30 min.
2 Pakrovimas: paspauskite kėlimo pertvarą - 2-3 kartus pjovimas - 4-10 MPa tankinimas
3 išankstinis slėgis: slėgis 20-25MPa, laikas 3-5min, siurbiant
4 ekstruzija: nuspauskite pertvarą -5-15MPa ekstruzija - supjaustykite - į aušinimo kriauklę
Techniniai ekstruzijos parametrai: suspaudimo laipsnis, preso kameros ir antgalio temperatūra, aušinimo temperatūra, išankstinio įkrovimo slėgio laikas, ekstruzijos slėgis, ekstruzijos greitis, aušinimo vandens temperatūra
Žaliojo korpuso patikrinimas: tūrinis tankis, išvaizdos sriegimas, analizė
Kalcinavimas: tai procesas, kurio metu anglies produkto žalias korpusas užpildomas specialiai suprojektuotoje kaitinimo krosnyje, apsaugotoje užpildu, kad būtų atliktas terminis apdorojimas aukštoje temperatūroje, kad būtų karbonizuotas anglies pikis žaliame kūne. Bitumo koksas, susidaręs po anglies bitumo karbonizacijos, kartu sukietina anglies užpildą ir miltelių daleles, o deginto anglies produktas turi didelį mechaninį stiprumą, mažą elektrinę varžą, gerą terminį stabilumą ir cheminį stabilumą. .
Kalcinavimas yra vienas iš pagrindinių anglies produktų gamybos procesų, taip pat svarbi trijų pagrindinių terminio apdorojimo grafito elektrodų gamybos procesų dalis. Deginimo gamybos ciklas yra ilgas (22-30 dienų kepimui, 5-20 dienų krosnims 2 kepiniams) ir didesnis energijos suvartojimas. Žalias skrudinimo kokybė turi įtakos gatavo produkto kokybei ir gamybos sąnaudoms.
Žaliosios anglies pikis žaliame kūne skrudinimo metu koksuojamas ir išleidžiama apie 10% lakiųjų medžiagų, o tūris susidaro susitraukiant 2-3%, o masės nuostoliai yra 8-10%. Anglies ruošinio fizinės ir cheminės savybės taip pat labai pasikeitė. Akytumas sumažėjo nuo 1,70 g/cm3 iki 1,60 g/cm3, o savitoji varža sumažėjo nuo 10000 μΩ·m iki 40-50 μΩ·m dėl poringumo padidėjimo. Degto ruošinio mechaninis stiprumas taip pat buvo didelis. Tobulėjimui.
Antrinis kepimas yra procesas, kurio metu deginamas produktas panardinamas, o po to deginamas, kad būtų sukarbonizuotas pikis, panardintas į deginto produkto poras. Elektrodai, kuriems reikalingas didesnis tūrinis tankis (visos rūšys, išskyrus RP), ir sandūriniai ruošiniai turi būti kepami bibake, o sujungimo ruošiniai taip pat yra trijų panardinimo keturių arba dviejų panardintų trijų kepinių.
Pagrindinis skrudintuvo krosnies tipas:
Nepertraukiamas veikimas – žiedinė krosnis (su dangčiu, be dangčio), tunelinė
Veikimas su pertrūkiais – atvirkštinė krosnis, pogrindinis skrudintuvas, dėžutės skrudintuvas
Kalcinavimo kreivė ir maksimali temperatūra:
Vienkartinis skrudinimas -320, 360, 422, 480 valandų, 1250 °C
Antrinis skrudinimas -125, 240, 280 val., 700-800 °C
Kepinių tikrinimas: išvaizdos sriegimas, elektrinė varža, tūrinis tankis, gniuždymo stipris, vidinės struktūros analizė
Impregnavimas – tai procesas, kurio metu anglies medžiaga dedama į slėginį indą, o skysto impregnanto pikis panardinamas į gaminio elektrodo poras tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis. Tikslas – sumažinti gaminio poringumą, padidinti gaminio tūrinį tankį ir mechaninį stiprumą, pagerinti gaminio elektrinį ir šilumos laidumą.
Impregnavimo procesas ir susiję techniniai parametrai yra: ruošinio skrudinimas – paviršiaus valymas – pakaitinimas (260-380 °C, 6-10 val.) – impregnavimo bako pakrovimas – siurbimas (8-9KPa, 40-50min) – Bitumo įpurškimas (180 -200 °C) – Slėgis (1,2–1,5 MPa, 3–4 val.) – Grįžimas ant asfalto – aušinimas (bako viduje arba išorėje)
Impregnuotų gaminių apžiūra: impregnavimo masės padidėjimo greitis G=(W2-W1)/W1×100 %
Vieno panardinimo svorio padidėjimo greitis ≥14 %
Antrinio impregnuoto gaminio svorio padidėjimas ≥ 9 %
Trijų panardinimo produktų svorio padidėjimas ≥ 5 %
Grafitinimas reiškia terminio apdorojimo aukštoje temperatūroje procesą, kurio metu anglies produktas kaitinamas iki 2300 °C ar aukštesnės temperatūros apsauginėje terpėje aukštos temperatūros elektrinėje krosnyje, kad amorfinė sluoksniuotos struktūros anglis būtų paversta trimačia sutvarkyta struktūra. grafito kristalų struktūra.
Grafitizacijos tikslas ir poveikis:
1 pagerinti anglies medžiagos laidumą ir šilumos laidumą (varža sumažėja 4-5 kartus, o šilumos laidumas padidėja apie 10 kartų);
2 pagerinti anglies medžiagos atsparumą šiluminiam smūgiui ir cheminį stabilumą (tiesinio plėtimosi koeficientas sumažintas 50-80%);
3, kad anglies medžiaga būtų tepama ir atspari dilimui;
4 Išmetamosios priemaišos, pagerina anglies medžiagos grynumą (pelenų kiekis produkte sumažinamas nuo 0,5-0,8% iki maždaug 0,3%).
Grafitavimo proceso realizavimas:
Anglies medžiagos grafitinimas atliekamas aukštoje 2300-3000 °C temperatūroje, todėl pramonėje tai gali būti atlikta tik kaitinant elektriniu būdu, tai yra, srovė tiesiogiai praeina per įkaitintą degintą gaminį, o deginamas produktas įkraunamas. į krosnį susidaro aukštos temperatūros elektros srovė. Laidininkas vėl yra objektas, įkaitintas iki aukštos temperatūros.
Šiuo metu plačiai naudojamos krosnys apima Acheson grafitizavimo krosnis ir vidinės šilumos kaskados (LWG) krosnis. Pirmasis turi didelę galią, didelį temperatūrų skirtumą ir didelį energijos suvartojimą. Pastarasis turi trumpą kaitinimo laiką, mažas energijos sąnaudas, vienodą elektrinę varžą ir nėra tinkamas montuoti.
Grafitavimo proceso valdymas kontroliuojamas matuojant elektros galios kreivę, kuri tinka temperatūros kilimo sąlygoms. Maitinimo laikas yra 50-80 valandų Acheson krosnyje ir 9-15 valandų LWG krosnyje.
Grafitizacijos energijos suvartojimas yra labai didelis, paprastai 3200–4800 kWh, o proceso sąnaudos sudaro apie 20–35% visų gamybos sąnaudų.
Grafituotų gaminių apžiūra: išvaizdos sriegimas, varžos bandymas
Mechaninis apdirbimas: anglies grafito medžiagų mechaninio apdirbimo tikslas – pjaunant pasiekti reikiamą dydį, formą, tikslumą ir pan., kad elektrodo korpusas ir jungtys atitiktų naudojimo reikalavimus.
Grafito elektrodų apdorojimas yra padalintas į du nepriklausomus apdorojimo procesus: elektrodo korpusą ir jungtį.
Korpuso apdirbimą sudaro trys gręžimo ir grubaus plokščio galo, išorinio apskritimo ir plokščio galo bei frezavimo sriegio etapai. Kūginės jungties apdirbimas gali būti suskirstytas į 6 procesus: pjovimas, plokščias galinis paviršius, automobilio kūgio paviršius, frezavimo sriegis, gręžimo varžtas ir įpjovimas.
Elektrodų jungčių jungtis: kūginė jungtis (trys sagtys ir viena sagtis), cilindrinė jungtis, buferinė jungtis (vyriška ir moteriška jungtis)
Apdirbimo tikslumo valdymas: sriegio kūgio nuokrypis, sriegio žingsnis, jungties (skylės) didelio skersmens nuokrypis, jungties angos koaksialumas, jungties angos vertikalumas, elektrodo galo paviršiaus lygumas, jungties keturių taškų nuokrypis. Patikrinkite su specialiais žiediniais ir plokšteliniais matuokliais.
Pagamintų elektrodų patikrinimas: tikslumas, svoris, ilgis, skersmuo, tūrinis tankis, savitoji varža, išankstinio surinkimo tolerancija ir kt.
Paskelbimo laikas: 2019-10-31